如何增强VR的vection/self-motion?
上一节讲到了vection是给玩家带来“移动感”的因素,它提供良好VR体验的关键之一。那么VR中我们一般用哪些方式来提供vection呢?1
首先来简单了解一下人体和空间相关的感知机制。
- 视觉线索 visual cues2:
空间感知最关键的因素。通过周围环境的变化来判断自己的变化。主要有:
- 深度知觉 depth perception:
又称距离知觉或空间知觉3。即是人看实物时感受到的深度感,比如我们看同一个东西,可以判断出它的凹凸、大致体积,看远方的东西,可以判断出谁在前面谁在后面。这主要是通过运动视差(motion parallax)和双眼视差(binocular disparity)来达成的。运动视差4即是说当我们运动时,看到的近处的物体会比远处的物体相对移动变化快一些,是一种单眼视觉线索(monocular cue),只需一只眼就能完成。那双眼视差5当然就是一种双眼视觉线索(binocular cue),由于我们左右眼所看到的事物稍有不同,人脑中就能根据此解析出3D空间信息。
- 视觉模式 visual pattern:
一些视觉模式也能提供很强的移动感。比如漫画中常常用一些平行线表示物体正在飞速运动,一些弧形线来表现螺旋运动等。
- 听觉线索 auditory cues6:
听觉可以给人提供方向、速度的线索。当我们夜晚站在马路边的时候,可以凭借声音发现远方有车驶来。也可以不用看就知道火车是驶近还是驶远。声音可以和震动(触觉线索)结合起来,这样提供的空间感更强。同时,声音还可以提供寻路信息,比如寺庙的钟声,公交站的声音等等。
- 前庭线索 vestibular cues:
前庭系统(vestibular system)7即是人的平衡系统,由于人的运动由旋转和平移两种方式组成,前庭系统也由两个部分组成:半规管系统,感知旋转动作;以及耳石,感知直线加速。
- 体感线索 somatosensory cues:
人体的体感系统(somatosensory system8)。提供“震动”的感觉。感知人的体表(cutaneous),和体内(subcutaneous)的感觉,身体、四肢的位置(proprioception),以及对关节和肌肉的感觉。体感系统给人提供软硬、力量、惯性等感觉。走路时脚对地面的触感,风吹来的感觉,步幅跨度大小的感觉等等都是属于体感线索。
这里就要涉及到一个对于VR的locomotion来说很重要的一个体感线索,即“步态”(gait),就是人走路的这个动作:一只脚落地并往后滚动,然后另一只脚抬到前面落地并往后滚动的这个过程。在这个过程中,脚和地面的接触是一个滚动形的过程(roll-off process),不同的阶段中,压力体现在脚的不同部分,如下图1。
如果可以在VR体验中模拟出这样一个压力变化过程,可以一定程度上增加VR的vection。
1 Kruij E, Riecke BE. Navigation interfaces for virtual reality and gaming: Theory and practice. In Virtual Reality (VR), 2017 IEEE 2017 Mar 18 (pp. 433-434). IEEE. http://ispace.iat.sfu.ca/project/vr-navi-tutorial/
2 Palmisano et al. Future challenges for vection research: definitions, functional significance, measures, and neural bases. Front. Psychol., 27 February 2015. http://www.frontiersin.org/files/Articles/129184/fpsygD06D00193Dr2/image_m/fpsygD06D00193Dg007.jpg
3 百度百科 https://baike.baidu.com/item/%E6%B7%B1%E5%BA%A6%E7%9F%A5%E8%A7%89
4 Motion Parallax in Psychology: Definition & Explanation https://study.com/academy/lesson/motion-parallax-in-psychology-definition-lesson-quiz.html
5 维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Binocular_disparity
6 Riecke et al. Auditory self-motion illusions ("circular vection") can be facilitated by vibrations and the potential for actual motion. ACM APGV 2008
7 维基百科 https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E5%89%8D%E5%BA%AD%E7%B3%BB%E7%BB%9F
8 维基百科 https://en.wikipedia.org/wiki/Somatosensory_system
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